王 靜

(浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310051)

1 工程概況

廣西來(lái)賓水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目紅水河、北之江防洪管理草鞋溝防洪排澇閘及排澇泵站工程主要包括防洪排澇閘1座、排澇泵站1座及附屬配套設(shè)施等。泵站位于草鞋溝防洪閘右側(cè)，泵站設(shè)計(jì)抽排流量為23.6m3/s，裝機(jī)容量4×450kW，主要由進(jìn)水池、泵房、出水管組成。草鞋溝防洪閘2孔，孔口尺寸為6.0m×6.0m，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程施工難點(diǎn)是主要是泵房與防洪閘整體基巖開(kāi)挖，巖體為深灰、淺灰色的燧石灰?guī)r，其石方開(kāi)挖工程量為36343m3。草鞋溝泵站及防洪閘基礎(chǔ)開(kāi)挖施工位于城市聚集區(qū)內(nèi)，處于巖溶地區(qū)，基坑處為整體巖石。采用了靜定爆破法與P360液壓挖掘機(jī)破碎法破除基坑石方，當(dāng)開(kāi)挖至完整的基礎(chǔ)燧質(zhì)石灰?guī)r層時(shí)，由于有地下水、巖溶滲透水，造成靜定爆破法中使用的化學(xué)膨脹劑失效，施工效果已不明顯、工效極低，嚴(yán)重影響了本工程施工進(jìn)度。為此，通過(guò)結(jié)合地質(zhì)勘測(cè)資料、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開(kāi)挖狀況、考慮基礎(chǔ)為整體基巖、地下水及巖溶滲透水等因素，經(jīng)過(guò)多次研究和分析，決定采用國(guó)外先進(jìn)的切割設(shè)備，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合考慮了基巖、地下水和巖溶滲透水等因素，決定使用繩鋸切割石方開(kāi)挖施工法，將整體基巖進(jìn)行分區(qū)分塊切割，并使用起重機(jī)進(jìn)行吊裝和運(yùn)輸，提高了石方開(kāi)挖效率，尤其對(duì)整體基坑石方開(kāi)挖效果最佳。

2 工藝原理

繩鋸切割石方開(kāi)挖施工是金剛石繩索在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下繞切割面高速運(yùn)動(dòng)研磨切割體，從而實(shí)現(xiàn)石頭、磚塊、水泥塊和其他堅(jiān)固的建筑結(jié)構(gòu)的切割，完成切割工作。由于使用金剛石單晶作為研磨材料，故此可以對(duì)石材、鋼筋混凝土等堅(jiān)硬物體進(jìn)行切割。采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的切割系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高度的自主性能，液壓泵的精確定位和遠(yuǎn)程操作，可以顯著地改善切削的效果，而且，由于它的低振動(dòng)和低噪聲，可以更加高效地將受力體進(jìn)行分離。

金剛石繩索在切割過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)冷卻水來(lái)冷卻切割部分，并將研磨碎屑帶走。這種技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括：?不受物體尺寸和形狀的限制，可以切割和拆除大型的整體巖石；?切割速度快，切口平直，無(wú)須進(jìn)行后續(xù)步驟，一次性完成；?可以實(shí)現(xiàn)任何方向的切割，如水平、垂直、對(duì)角線(xiàn)等；?解決了傳統(tǒng)爆破拆除施工過(guò)程中的振動(dòng)、噪聲和灰塵等問(wèn)題；?在水下、危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)等特殊環(huán)境下，也能夠進(jìn)行切割。金剛石繩索具有出色的操縱性能，能夠?qū)崿F(xiàn)超出常規(guī)設(shè)備和技術(shù)的遠(yuǎn)程切割，從而大大提升了工作效率。

3 工藝流程

測(cè)量放樣，將被切割的區(qū)域分塊，確定各分塊面域長(zhǎng)度、寬度及深度→確定分塊切割水平面、垂直面或斜面→底部水平切割面鉆兩個(gè)水平透孔(地眼)與垂直孔(天眼)用于穿繩及安裝繩鋸；垂直面鉆一個(gè)水平孔(地眼)與一個(gè)垂直孔(天眼)用于穿繩及安裝繩鋸→潛水鉆孔機(jī)鉆水平孔(鉆頭直徑90mm、孔深6～12m為宜)、鑿巖機(jī)鉆垂直孔(鉆頭直徑73mm、孔深6～12m為宜)→安裝切割機(jī)水平導(dǎo)軌及固定導(dǎo)向輪→固定繩鋸機(jī)→安裝金剛石繩索→連接相關(guān)操作系統(tǒng)→設(shè)置安全護(hù)欄→開(kāi)機(jī)前檢查施工用電線(xiàn)路是否安全→開(kāi)機(jī)→過(guò)程中繩鋸切割孔位沿線(xiàn)通水冷卻等，其間進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)、安全檢查、安全判定。

4 施工操作要點(diǎn)

4.1 水平底面造孔

a.先按鉆孔位置放樣出測(cè)量控制軸線(xiàn)、開(kāi)孔中心線(xiàn)，測(cè)量其開(kāi)孔高程。然后固定水平潛孔鉆機(jī)，對(duì)其電源、安全防護(hù)等進(jìn)行安全檢查后，開(kāi)機(jī)啟動(dòng)。開(kāi)機(jī)速度先慢，后保持勻速。此階段主要施工要點(diǎn)就是控制好軸線(xiàn)左右偏差在±3cm以?xún)?nèi)，確保在同一水平面上鉆孔。在每次1m的鉆探過(guò)程中，通過(guò)使用水平儀、水平管、全站儀和激光儀等測(cè)量工具，進(jìn)行監(jiān)控和糾正，以確保精確的定位。

b.大功率氣液聯(lián)動(dòng)潛孔鉆，適應(yīng)于鉆水平孔。其鉆孔速度為6m/h，鉆孔12m，考慮校核等其他施工因素，預(yù)計(jì)3h即可造孔成功(見(jiàn)圖1)。

圖1 水平底面造孔(地眼)示意圖

4.2 垂直立面造孔

a.將水平硬質(zhì)管插入預(yù)先制作的水平孔中，并讓它露出1m的距離。用另一硬質(zhì)桿件立直，拉線(xiàn)，吊起鉛塊，以確定垂直鉆孔的位置。接著，人工使用鑿巖機(jī)進(jìn)行開(kāi)孔，并對(duì)其進(jìn)行電源和安全防護(hù)等進(jìn)行安全檢查，最后啟動(dòng)機(jī)器。開(kāi)機(jī)速度先慢，后保持勻速。此階段主要施工要點(diǎn)就是控制好軸線(xiàn)左右偏差在±3cm以?xún)?nèi)，確保在水平線(xiàn)上。每進(jìn)尺1m，使用激光儀、水平管等測(cè)量工具，對(duì)其進(jìn)尺進(jìn)行精確的監(jiān)控和糾正。用硬質(zhì)桿件刻度檢查其開(kāi)孔鉆進(jìn)深度。從垂直孔將水灌入，如水平孔有水流出，剛表示穿繩孔已貫通。

b.垂直鉆孔采用液壓式鑿巖機(jī)，適應(yīng)于垂直孔，鉆孔深度可達(dá)15m。其鉆孔速度為6m/h，鉆孔12m，考慮校核等其他施工因素，預(yù)計(jì)2h即可造孔成功(見(jiàn)圖2)。

圖2 垂直立面造孔(天眼)示意圖

4.3 水平底面切割

a.先切割水平底面，固定導(dǎo)軌，導(dǎo)軌寬度1.2m，長(zhǎng)度8m，在安裝完金剛石繩鋸主機(jī)之后，先確認(rèn)金剛繩活接已經(jīng)被牢固地連接上后，并且接通電源，就可以開(kāi)始切割了。金剛石繩鋸主機(jī)會(huì)在切割過(guò)程中不斷向后退，每次進(jìn)尺6m之后，就會(huì)重新連接上繩鋸。階段主要施工要點(diǎn)就是金剛繩鋸的穿孔，利用硬質(zhì)管與桿頭纏繞5mm鋼絲牽引線(xiàn)，然后放入硬質(zhì)水平桿與桿頭掛多面鉤子，深進(jìn)孔底后左右旋轉(zhuǎn)，掛住5mm鋼絲牽引線(xiàn)拉出孔外。最后牽引線(xiàn)牽住1.1cm金剛石繩鋸穿過(guò)孔內(nèi)，在孔外活接。

b.主機(jī)切割水平切割速度為8m2/h，底部面積144m2，歷時(shí)18h即可切割完成(見(jiàn)圖3)。

4.4 垂直立面切割

金剛石繩鋸機(jī)在切割好水平底面后，再進(jìn)行垂直立面切割?？梢韵惹懈钜幻?，1h以后，加入另一臺(tái)繩鋸機(jī)設(shè)備，兩個(gè)垂直面72m2，可以同時(shí)切割，切割速度為8m2/h，歷時(shí)9h即可完成切割(見(jiàn)圖4)。

4.5 施工工法系統(tǒng)圖

切割石體體積12m(長(zhǎng))×12m(寬)×12m(深)=864m3。常規(guī)一個(gè)施工循環(huán)基本歷時(shí)36h(4.5個(gè)工日)。其主機(jī)工效864m3/4.5工日=192m3/工日。常規(guī)一組按6人工人計(jì)算，工效32m3/工日×工人，工人費(fèi)用6元/m3計(jì)，那么人工費(fèi)用192元/工日(見(jiàn)圖5)。

圖5 金剛石繩鋸施工工法系統(tǒng)示意圖

4.6 繩鋸切割操作要點(diǎn)

4.6.1 安裝水平導(dǎo)軌、固定繩鋸機(jī)及導(dǎo)向輪

切割機(jī)導(dǎo)軌平行架設(shè)，穩(wěn)固墊平。在安裝時(shí)，必須牢牢把握好導(dǎo)向輪的位置，使其邊緣與穿過(guò)的繩子的中心線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)重合，從而達(dá)到最佳的切削性能。

4.6.2 安裝繩索

采用先進(jìn)的金剛石繩索技術(shù)，將主動(dòng)輪和輔助輪牢牢地連接在一起，繩索的方向必須與主動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)方向保持一致，以確保安全可靠地運(yùn)行。

4.6.3 相關(guān)操作系統(tǒng)的連接及安全防護(hù)技術(shù)措施

為了確保安全，必須嚴(yán)格遵守規(guī)定的安全技術(shù)流程，在繩索切割過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取有效的安全措施，以確保繩索的運(yùn)動(dòng)方向得到有效的控制，以防止發(fā)生危險(xiǎn)和意外情況。

4.6.4 切割

使用電動(dòng)馬達(dá)操作，通過(guò)控制盤(pán)調(diào)整主動(dòng)輪提升張力，保證金剛石繩適當(dāng)繃緊，供給循環(huán)冷卻水，再啟動(dòng)使用另一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)，并讓它帶動(dòng)金剛石繩索進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割[1]；在操作過(guò)程中，需密切關(guān)注監(jiān)測(cè)機(jī)座的穩(wěn)定性，并要及時(shí)地調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪的位置，以便確保切割繩處于同一平面位置。

4.6.5 切割參數(shù)的選擇

為了提高效率，需要精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)切割參數(shù)，使金剛石繩的運(yùn)行速度達(dá)到30m/s。此外，為了讓金剛石繩得到充分的冷卻，還需要注意使用充足的清潔劑，并將磨削下來(lái)的粉屑清除。通過(guò)精確的控制，保證切割過(guò)程的高效性、精確性和可靠性。

4.6.6 切割過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

a.如遇到卡繩、斷繩現(xiàn)象，為了確保安全，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防和處理措施?，F(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)措施必須嚴(yán)謹(jǐn)，謝絕無(wú)關(guān)人員觀摩。

b.金剛石繩鋸的連接。金剛石繩鋸使用前須連接一個(gè)閉合的循環(huán)。具體的流程如下：?采用鋼質(zhì)活接接頭，要確保金剛石繩鋸兩端裸露鋼絲繩長(zhǎng)度等于活接接頭長(zhǎng)度；?將兩頭裸露鋼絲繩插入鋼質(zhì)接頭，確保金剛石繩鋸的接頭與它相鄰部位之間的串珠無(wú)任何縫隙；?使用金剛石繩鋸專(zhuān)用液壓鉗，它在固定的位置上，將接頭扣壓緊；扣壓時(shí)按照接頭中部→接頭兩端→接頭中部的順序，依次置于液壓鉗中扣壓，只要每轉(zhuǎn)動(dòng)90°就扣壓一次[2]；?完成之后檢查接頭，使用角磨機(jī)或其他工具，徹底清理掉螺絲的飛邊及毛刺。

4.7 監(jiān)控量測(cè)、安全判定

為及時(shí)、準(zhǔn)確地控制基坑工程開(kāi)挖后的實(shí)際尺寸、標(biāo)高，動(dòng)態(tài)地將有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，以進(jìn)行調(diào)整。主要測(cè)量：?為了精準(zhǔn)地測(cè)量出切割體的位置，須精準(zhǔn)地檢查垂直孔的深淺，并將其精準(zhǔn)地控制在±3cm之內(nèi)；?為了精準(zhǔn)地測(cè)量出切割體的長(zhǎng)短，須精準(zhǔn)地檢查水平孔的深淺，并將其精準(zhǔn)地控制在±3cm之內(nèi)；?為了避免繩索發(fā)生斷裂，必須通過(guò)操作控制盤(pán)精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)切割參數(shù)，確保金剛石繩的運(yùn)行速度達(dá)到30m/s，并且具備足夠的富裕度，以免劇繩斷裂傷人。

5 質(zhì)量控制

a.嚴(yán)格執(zhí)行《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——地基處理與基礎(chǔ)工程》(SL 633—2012)工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，確保工程質(zhì)量。

b.在開(kāi)始施工之前，必須仔細(xì)檢查工程所在地的地質(zhì)勘探資料，以確定該區(qū)域的巖石類(lèi)型、構(gòu)造特征、風(fēng)化層厚度、破碎程度、軟弱層狀況以及地下水的狀況。如果在施工過(guò)程中遇到了問(wèn)題，應(yīng)該立即采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決，并采取有效的應(yīng)急處理方案。

c.為了保證開(kāi)挖基坑位置準(zhǔn)確，切割破除后，需對(duì)破碎的巖石進(jìn)行清理，并對(duì)每個(gè)基坑的尺寸、垂直度和深度進(jìn)行校核，以便及時(shí)糾正。

6 結(jié) 語(yǔ)

廣西來(lái)賓水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目的草鞋溝防洪排澇閘及排澇泵站工程采用金剛石繩索技術(shù)，通過(guò)液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，將金剛石繩索圍繞著切割面進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中無(wú)須使用炸藥，有效地保護(hù)了周?chē)ㄖ?、人群的安全，并且大大減少了粉塵的污染，還能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)工作面的同步施工，大大縮短了工期，并且降低了成本投入，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。